摘要：随着我国社会经济的发展和城市规模的不断扩大，地铁已经逐渐成为一种必不可少的交通工具，各个城市的地铁建设也越来越普遍。在地铁建设和运营的过程中，如何保证车辆的有效制动直接影响着地铁的行车效率和人们的生命财产安全。
关键词：地铁；车辆；制动系统；关键技术
地铁车辆的制动系统是一个综合全面的操作和执行系统，在车辆制动方式方面也有很多不同的选择。基于当前我国地铁建设快速发展的情况，地铁车辆的制动系统必须快速、稳定、精准，这样才能够为地铁车辆的运行安全提供保障。
1 制动系统的概念
制动系统不仅仅存在于地铁车辆中，现实生活中很多交通运输工具的运行都需要制动系统作为支持。制动系统是交通工具的重要组成部分，直接影响着交通运输工具的安全运行。制动系统的作用就在于通过人为产生的外部控制力，使得交通工具在行驶的过程中受迫减速。制动系统的目的就在于强化的对车辆行驶速度的控制，使其达到预期的制动速度或制动距离。在城市轨道交通的管理中，车辆制动系统的功能和作用主要表现在以下三个方面：一是对处于运行状态的车辆施加制动，使车辆在行驶时减速或者使车辆停止运行；二是当车辆行驶在下坡道路上时，为了防止车组因为重力作用而突然增速，需要对车辆施以制动；三是为了防止车辆在停运的状态下由于重力作用或者外力作用而发生发生的位移，也需要对车辆施加制动。
2 地铁车辆制动系统的特点分析
2.1 功能要求
城市内部的人流量是很大的，为了尽可能满足人们的出行要求，为人们的出行提供更多的便利，一条地铁线内通常会设置比较多的站点，并且相邻站点之间的距离是比较短的。正是因为这一点，地铁车辆的调速和停车是非常频繁的，这就为地铁车辆的制动系统提出了较高的要求：车辆制动系统的制动距离必须要短，制动加速度必须要大，这样才能够满足地铁车辆在运行的过程中在各站点之间频繁停车的需要。因此，地铁车辆的制动系统必须要具有操作灵活、制动速度快速、制动力大、操作准确、停车平稳等特点。
目前，地铁已经逐渐成为我国很多大型城市重要的交通工具，地铁车辆每天都需要承担很大的客运量，而且地铁的客运量会随着时间和地点的变化而变现出很大的差异性，在上下班的高峰期内乘客比较多，其他时间段相对较少；在商场、写字楼、车站等人流密集处乘客量是比较大的，而在其他人口较为分散的地方乘客的数量相对比较少。乘客数量的变化会导致整个地铁车辆的重量发生变化，进而对地铁车辆的制动产生影响，即地铁车辆的制动率会随之发生变化，这将对地铁车辆的制动系统提出更高的质量和技术要求。因为车辆制动率的变化越大，车辆在减速、防止纵向滑行等方面面临的压力也就越大，所以地铁车辆制动系统必须具有极高的稳定性。
2 组成部分
地铁车辆的制动系统主要分为三个部分：1.电子制动控制系统，简称EBCU。电子制动控制系统的适用范围较广，主要用于对整个空气制动系统以及WSP进行电子控制。电子制动控制系统的特点表现在它是通过多芯插头进行电气连接，而非气动连接，故在安装和拆卸方面都是非常方便的。2.电-空制动控制单元，简称BCU。电-空制动控制单元是由很多小部件构成，主要包括模拟转换器、中继阀、用于紧急制动的电磁阀以及限压阀等控制部件。这些部件都安装在气路板中，气路板一般是由铝合金制成，上面有很多测试接口。借助这些测试接口，可以直接完成对控制压力和制动缸压力的测量工作，所以整体来讲，整个气路板安装起来是非常方便的，而且后续的调试和维修也很容易进行。3.辅助控制单元，这一单元也是由很多不同的元件构成的，包括单阀门、双向阀、制动开关和截断塞门等，这些元件都在制动系统发挥控制作用的过程中起着非常重要的辅助作用。以上三大部分是地铁车辆制动系统中主要的组成部分，其功能和作用的正常发挥都会对制动系统的正常运转产生影响。除了这些组成部分之外，还有防滑控制单元等其他单元，对于保证地铁车辆制动系统的工作也是非常重要的。
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3 地铁车辆制动系统的分类
3.1 电气制动系统
电气制动系统是各种制动系统中比较理想的一种类型，电气制动的过程中，会将地铁车辆行驶时产生的机械能转化成为电能，并在这一过程中产生制动力，使车辆在减速或者在下坡路上行驶时受到制动力的约束作用。在电气制动系统工作的过程中，首先进行的是再生制动，简单地说就是机械能转化为电能、并向电网进行电能反馈的过程，这种制动技术直接将制动的结果反映在地铁车辆中，是一种比较理想的制动技术。再生制动的模式目前在很多动力汽车的制动系统中都较为常见，主要有有轨电车、无轨电车、电力机车或者混合动力机车等，并且再生制动也可以根据其能量转换的形式具体分为能量消耗型、能量回馈型以及并联直流母线吸收型三种类型，不同类型又有各自适用的不同情况。此外，还有一种制动形式为电阻制动，也称动态制动，这是一种铁路机车的制动方式，目前在电传动柴油机车和电力机车中使用的比较广泛，并且这种制动系统是再生控制系统发展的前身，是再生系统的基础和依据。电阻制动的工作原理是利用了转子的电流流动，其制动的实际效果与电流的流动速度有着密切的关系，通常是随着电流速度的增加制动力也会随着增大。在电阻制动的基础上又逐渐发展起了加馈电阻制动的方式，目的在于有效改进传统的电阻制动方式在慢速下制动效果差的情况，使得地铁车辆能够在慢速行驶的状态下也能够进行电阻制动，这样就使得电阻制动方式的应用范围得到有效的扩大。
3.2 空气制动系统
空气制动系统的工作原理是，通过在车辆的底架之上安装制动控制装置，使得空气压缩机中产生的空气压力在经过计算和合理分配之后能够进入到制动缸之内，然后在推动闸瓦的过程中产生摩擦制动力。一般地铁车辆在正常行驶的过程中通常采用的空气制动方式是常用制动，这种制动方式是在车辆内部安装继电器箱，然后将制动缓解控制器的压力开关触点设置在继电器箱的内部，这样就能够随时对制动缸的压力状态进行及时的反映。随着空气制动的施加，在各种辅助元件的配合之下，制动装置内部会形成电气环路，然后就能够通过各个相应的触点来反映出制动缓解控制器内部的压力变化情况。
在停放制动的情况下，车辆的制动控制系统是在停放指令发布的情况下来实施的。地铁车辆一般是通过压力空气的充气和排气来实现实施制动和停止制动的，具体的流程为：当总风管中的空气压力增加到一定程度时，空气就会在压力作用下进入到制动缸内，进而达到阻止停放制动这一过程的实施；当地铁车辆处于停放的状态后，总风管内部的压力空气也会逐渐排空，而制动缸内的压力空气也会排出，这时在弹簧力的作用下，地铁车辆的停放制动也会实施。另外，地铁车辆的驾驶员也能够通过操作控制台面上的制动控制开关来实现对停放制动的控制，通过对制动控制按钮施加操作，就能够激活制动装置内部的电磁阀，然后制动缸内部的空气就会排出，这样的话停放制动就能够得以实施。
在空气制动系统中，制动控制系统是非常重要和关键的一部分，它的功能和作用在于对地铁车辆行驶过程中的各种指令和信号进行收集和计算，并由此计算出地铁车辆行驶所需的制动力，然后将制动信号及时传递到空气制动系统和动力系统中去。在接收到制动信号之后，空气制动系统能够对其进行流量放大然后通过相应的制动构件来提供制动力，这就是制动控制系统的主要功能。制动控制系统也不是单独运作的，也是一个有机的整体和系统，其功能和作用的发挥也依赖于其内部各个单元和构件的共同参与。制动控制系统的组成部分主要包括：一是空气制动控制单元，简称BCU，这一单元主要由很多气动阀和电磁阀组成，并且不同电磁阀所承担的功能也是不一样的。二是电子制动控制单元，这一单元也就是EBCU，它的功能很多，主要包括要接受地铁车辆驾驶员的指令，在牵引控制系统的配合之下完成对地铁车辆的制动和制动的缓解；发挥信号转换作用，将动力制动或者电气制动的实际数值转换为气动信号然后传递给BCU；发挥参数搜集的作用，对地铁车辆行驶过程中速度传感器的各种参数，并实时监视对轮在制动过程中是否出现滑行的情况；同时，还包括对地铁车辆在行驶过程中的各种参数和故障问题进行监测并完成记录等。
5 小结
从目前我国经济社会发展和城市建设的情况来看，地铁规模的扩张与发展已经成为一种必然趋势。在这一背景下，要更加注重地铁车辆中制动控制系统的研究与完善，重点对其中的关键技术展开分析，有效保证地铁车辆的运行安全。
参考文献
[1]贺震 , 方舟,地铁车辆紧急制动响应故障原因分析及改进措施[J].机车电传动, 2016, (05):116-119
[2]彭文良,刍议地铁车辆的制动系统[J].电子世界, 2014, (14):271
论文作者:胡治强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/25
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